基于小波視頻編解友專用芯片的視頻卡的設計與實現(xiàn)

（1，0）壓縮數(shù)據(jù)寄存器

（1，1）中斷控制和狀態(tài)寄存器

ADV612使用響應信號（ACK）通知主機本次操作成功與否，響應信號拉低表示操作成功，可進行下一個操作。

1.4 ADV612的典型電路

ADV612的典型電路如圖2所示。

2 視頻卡的設計與實現(xiàn)

視頻卡由模擬視頻采集量化、視頻壓縮解壓縮、控制信號發(fā)生、8位到32位復用、視頻模擬輸出、PCI總線接口等多個單元模塊構成，如圖3所示。

2.1 視頻采集量化單元

從視頻輸入插座輸入的全電視信號首先經(jīng)過該單元。該單元先對模擬信號進行嵌位和抗混疊濾波。經(jīng)過濾波的信號送A/D轉換電路實現(xiàn)模數(shù)轉換，數(shù)字視頻進入 Y/C分離電路進行Y/C分離。分離的Y、UV信號分別送入亮度控制和色度對比度控制電路。在亮度控制電路與色度控制電路中，亮度和色度的信號電平根據(jù)用戶預設值得到增強或削弱。經(jīng)過亮度色度處理過的Y、U、V信號在YUV到YcrCb的轉換電路中轉換成國際標準的CCIR601的視頻數(shù)據(jù)流輸入到視頻壓縮解壓縮單元。視頻采集量化單元框圖如圖4所示。

2.2 視頻模擬輸出單元

進入該單元的視頻信號經(jīng)過YcrCb到YUV轉換電路，由YcrCb信號轉化成Y、UV信號分別輸出。Y信號進入同步電路疊加視頻同步信號，UV信號進入峰值電路加入峰值信號。加入視頻同步的Y信號和加入峰值的UV信號在混合電路混合，YUV數(shù)字視頻經(jīng)過D/A轉換電路轉換為模擬全電視信號，從模擬口輸出。視頻模擬輸出單元如圖5所示。

視頻采集量化單元與視頻模擬輸出單元都需要主機設定控制字，控制視頻信號的處理過程，如亮度、色度電平控制，帶通濾波的頻帶選擇等。視頻采集量化單元與視頻模擬輸出單元的控制接口均采用IIC總線接口，且兩個單元都是IIC總線的從設備。IIC總線是由飛利浦公司開發(fā)的串行總線，通過一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線，總線上的IIC主設備就可以與IIC從設備通信。視頻卡用89C51單片機的兩個串口模擬IIC總線的時鐘線和數(shù)據(jù)線，單片機的控制信號由控制發(fā)生電路產(chǎn)生。

2.3 視頻壓縮解壓縮單元

視頻壓縮解壓縮單元由ADV612和一片256K×16Bit的DRAM構成，完成數(shù)字視頻的編解碼。ADV612的主機接口直接掛接在PCI接口單元的用戶總線上。ADV612的片內FIFO通過PCI接口電路映射主機內存地址空間中的一片512×32位大小的連續(xù)內存，ADV612的直接寄存器則映射主機I/O空間的連續(xù)的4個I/O地址。ADV612 所需的RD、WR、CS、ADR1、ADR0均由控制發(fā)生電路產(chǎn)生。控制發(fā)生電路由一片EPLD完成。它翻譯PCI接口單元電路的讀寫、片選、中斷信號，并對地址信號進行譯碼，產(chǎn)生ADV612所需的片選與讀寫信號和IIC讀寫控制器89C51所需的讀寫和中斷等控制信號，同時它將89C51和 ADV612的響應信號發(fā)給PCI接口單元電路。視頻壓縮解壓縮單元電路如圖6所示。

2.4 復用單元電路

復用單元電路由8位到32位數(shù)據(jù)復用和復用數(shù)據(jù)緩存兩部分組成，如圖7所示。

復用單元電路在視頻卡處于解壓縮狀態(tài)時才開始工作。復用電路由一片EPLD構成，它將8位的視頻數(shù)據(jù)在視頻時鐘的驅動下復用成為32位寬度的數(shù)據(jù)。復用的目的是充分利用PCI總線的32位的數(shù)據(jù)總線。復用后的數(shù)據(jù)寫入作為數(shù)據(jù)緩存的雙口RAM中。雙口RAM的一個端口由復用電路控制，復用電路產(chǎn)生數(shù)據(jù)、地址、片選和寫信號；另一個端口的地址信號和讀信號來自PCI接口電路。當雙口RAM中的數(shù)據(jù)量達到預設值時，EPLD發(fā)出中斷，通知主機取走雙口RAM中的數(shù)據(jù)。

2.5 PCI接口單元電路

PCI接口單元電路完成PCI總線到板上局部邏輯電路的橋接器的功能。它一方面實現(xiàn)與PCI總線接口的各種協(xié)議和規(guī)范；另一方面將PCI總線信號翻譯為對局部邏輯電路的操作，產(chǎn)生對局部邏輯的各種控制如中斷、片選、讀寫等，同時也將局部邏輯的響應信號翻譯為PCI總線的響應，將中斷信號轉化成為對PCI總線的中斷，通知主機局部邏輯電路需要主機參與操作。

3 壓縮卡的性能

視頻卡能夠工作在編碼和解碼兩種狀態(tài)：編碼時能夠實時采集攝像頭從模擬視頻輸入口輸入的全電視信號，對模擬視頻信號進行量化和壓縮；解碼時能夠實時解壓縮主機送來的壓縮數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)字視頻信號可通過D/A轉換成全電視信號輸出到模擬視頻接口。壓縮卡具有如下性能：用戶可控制高清晰區(qū)域的位置和壓縮程度；精確的碼流控制，輸出壓縮碼率穩(wěn)定；高速的數(shù)據(jù)傳輸，與主機交互的峰值速率可達132MB/s。小波壓縮解壓縮卡的性能參數(shù)的大范圍可調使系統(tǒng)可在各種不同的網(wǎng)絡帶寬下工作。表1為視頻卡性能參數(shù)表。

表1 視頻卡性能參數(shù)表